Chicago Üniversitesi'ndeki Araştırmacılar, Enerji Tasarrufu için Renk Değiştiren Malzeme Tasarladılar
Chicago Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, dış sıcaklığa bağlı olarak kızılötesi rengini ve ne kadar ısı emdiğini veya yaydığını değiştiren bir yapı malzemesi tasarladılar.
Sıcak günlerde malzeme, içerdiği kızılötesi ısının %92'sine kadarını yayarak binanın içini soğutmaya yardımcı olabilir. Ancak daha soğuk günlerde, malzeme kızılötesinin yalnızca %7'sini yayarak bir binanın sıcak kalmasına yardımcı olur.
“Aslında bir binayı insan gibi ele almanın düşük enerjili bir yolunu bulduk” diyen üniversitenin Pritzker Moleküler Mühendisliği Okulu'nda (PME) araştırmayı yöneten yardımcı doçent Po-Chun Hsu, sözlerine şöyle devam ediyor: "Üşüdüğünüzde bir katman ekler ve ısındığınızda bir katmanı çıkarırsınız. Bu tür bir akıllı malzeme, büyük miktarda enerji olmadan bir binadaki sıcaklığı korumamızı sağlıyor".
Araştırmacılar, iki konformasyon alabilen bir katman içeren yanıcı olmayan bir elektrokromik yapı malzemesi tasarladılar: kızılötesi ısının çoğunu tutan katı bakır veya kızılötesi yayan sulu bir çözelti. Cihaz, seçilen herhangi bir tetikleme sıcaklığında, bakırı ince bir film halinde biriktirerek veya bu bakırı sıyırarak, durumlar arasındaki kimyasal kaymayı başlatmak için çok az miktarda elektrik kullanabilir.
Nature Sustainability'de yayınlanan yeni makalede araştırmacılar, cihazın metal ve sıvı haller arasında nasıl hızlı ve geri dönüşümlü olarak geçiş yapabileceğini detaylandırdı. İki konformasyon arasında geçiş yapma yeteneğinin 1.800 döngüden sonra bile verimli kaldığını gösterdiler.
Ardından ekip, malzemelerinin 15 farklı ABD kentindeki tipik binalarda enerji maliyetlerini nasıl azaltabileceğine dair modeller oluşturdu. Ortalama bir ticari binada, malzemede elektrokromik değişiklikleri tetiklemek için kullanılan elektriğin, binanın toplam elektrik kullanımının %0,2'sinden az olacağını, ancak binanın yıllık HVAC enerji tüketiminin %8,4'ünü kurtarabileceğini bildirdiler.
Hsu şöyle diyor: "Durumlar arasında geçiş yaptığınızda, her iki durumda da kalmak için daha fazla enerji uygulamanız gerekmez" dedi. "Dolayısıyla, bu durumlar arasında çok sık geçiş yapmanız gerekmeyen binalar için, gerçekten çok önemsiz miktarda elektrik kullanıyor."
Şimdiye kadar, Hsu'nun grubu sadece yaklaşık 6 cm çapındaki malzeme parçalarını yarattı. Bununla birlikte, malzemenin bu tür birçok parçasının daha büyük tabakalar halinde birleştirilebileceğini hayal ediyorlar. Malzemenin farklı, özel renkler kullanmak için ayarlanabileceğini söylüyorlar; sulu faz şeffaftır ve kızılötesini emme kabiliyetini etkilemeden hemen hemen her renk arkasına konulabilir.
Araştırmacılar şimdi malzemeyi imal etmenin farklı yollarını araştırıyorlar. Ayrıca malzemenin ara durumlarının nasıl faydalı olabileceğini araştırmayı planlıyorlar.